Исследование на тему "Как приручить радугу"

Слайд 1

Добрый день, меня зовут Бреднева Юлия, моя работа называется «Как приручить радугу»

Если радуга долго держится, на неё перестают смотреть.

Иоганн Вольфганг Гёте

Введение.

Люди, живущие на севере становятся свидетелями красивейшего природного явления - северного сияния. Некоторые даже специально едут на север, чтобы посмотреть это чудо природы. У нас нет такой возможности. Но зато мы можем очень часто наблюдать за другим не менее красивым чудом - радугой. По утрам в кабинете физики на окне образуется конденсат и я заметила, что при включении света на каплях воды образуется радуга. Я решила подробнее узнать об этом явлении.  (Слайд 2)

Цель: Узнать о природе атмосферного оптического явления – радуга; выяснить, как можно получить радугу самостоятельно,

1.Радуга появляется в солнечный день после дождя, когда солнечные лучи проходят через дождевые капли.

2. Радугу можно получить самостоятельно в домашних условиях.

Задачи:1. Найти в различных источниках и исследовать литературу о радуге.

2. Провести социологический опрос учащихся.

Провести эксперименты и опыты получения радуги самостоятельно, проверить следующие гипотезы: (Слайд 3)

Объектом исследования является природное явление радуга.

Предмет исследования – происхождение радуги.

(Слайд 4)

Основные методы, которые я использовала: поиск и изучение  информации о радуге в различных источниках (интернет-ресурсах, научно-популярной и учебной литературе), анализ полученного материала, эксперимент, анкетирование. (Слайд 5)

Актуальность моей работы состоит в том, что в этом году мы будем изучать световые явления, но, к сожалению, очень кратко. А пытался ли кто-нибудь в истории человечества познать природу радуги? Вот я и решила более подробно узнать об этом оптическом явлении, чтобы рассказать о нем одноклассникам, потому что по результатам опроса     ребята знают только об одном виде радуги, и практически все опрашиваемые считают, что без дождя радугу увидеть нельзя. Приложения 1, 2. (Слайд 6)

1. История исследования радуги.

Радуга — это иллюзия, преломленный свет, который заставляет нас видеть то, чего нет.

Это красивое явление стали изучать уже в глубокой древности. Арестотель предположил, что радуга возникает в результате необычного отражения лучей солнечного света от облаков. В 1267 году Роджер Бэкон явление радуги объяснил преломлением солнечных лучей в каплях дождя .  Теодорик, в 1304 г. воссоздал радугу на сферической колбе с водой.  Марк Антоний де Доминис в 1611 году объяснил, что радуга появляется в результате отражения света от внутренней поверхности капли дождя и двухкратного преломления – при входе в каплю и выходе из неё.

Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт  в (1635г.). Он провёл первые исследования формы радуги. Для этого ученый использовал стеклянный шар, заполненный водой, что давало возможность представить, как отражается солнечный луч в капле дождя, преломляясь и тем самым становясь видимым. В 1672 году Исаак Ньютон доказал, что обычный белый цвет – это смесь лучей разного цвета.  На пути солнечного луча ученый поставил особое трехгранное стеклышко - призму. Призма – это предмет, способный разложить луч света на составляющие. (Приложение 3)

На противоположной стене он увидел разноцветную полоску – спектр (от латинского «Спектрум»- видимое). Ньютон объяснил это тем, что призма разложила белый цвет на составляющие его цвета. Поставив на пути разноцветного пучка еще одну призму, ученый снова собрал все цвета в один обычный солнечный луч.

  Значит, чтобы появилась радуга, солнечному лучу надо пролететь сквозь призму? Но ведь на небе нет никаких призм! Как же тогда появляется радуга, как преломляются цветные лучи в каплях дождя, если говорить о радуге. (Слайд)

   2.   Радуга как физическое явление.

Начнем с основ физики. Когда солнечный свет сталкивается с каплей дождя, часть света от неё отражается, а остальная часть попадает во внутрь капли. Луч света преломляется на ближайшей к нему поверхности капли дождя, потом этот свет попадает на дальнюю поверхность капли и отражается от неё. Когда этот внутренне отраженный свет вновь достигает поверхности капли, он снова преломляется при выходе. Вот как это выглядит на схеме:

Как видим, часть падающего на каплю солнечного света отражается обратно под некоторым углом. Этот угол не зависит от размера капли, но зависит от показателя преломления воды. Для дождевой воды  угол отражения получается около 42°. Фактически, угол отражения света в капле — это угол между солнцем, каплей дождя и глазом наблюдателя.  Из этого следует, что для образования радуги само солнце должно находиться не выше 42° над горизонтом. Вот почему радугу невозможно увидеть в летний полдень, когда солнце высоко в зените. Вообще, чем ниже над горизонтом находится солнце, тем большей будет дуга радуги.Если же наблюдателя поднять над землей, например на воздушном шаре или самолете, то при определённых обстоятельствах он сможет увидеть радугу в форме полной окружности.Сама радуга не находится в одном конкретном месте. Существует множество радуг, однако, только одну из них может видеть наблюдатель в зависимости от местоположения его и солнца.  (слайд)

3.Виды радуги

 Все опрашиваемые ответили, что без дождя и ночью нельзя увидеть радугу и назвали только один вид радуги кроме обычной, двойную.Об остальных видах радуги опрашиваемые не имели представления. На самом деле существуют несколько видов радуги: ( Приложение 4)

Двойная радуга. Перевёрнутая радуга.  Туманная радуга.     Лунная радуга. Огненная радуга. Зимняя радуга.   (Слайд)

4. Эксперименты по получению радуги в домашних условиях.

Цель: показать, что можно самостоятельно, в домашних условиях расщепить видимый солнечный свет на отдельные цвета, воспроизведя эффект радуги.

                                  Опыт №1

Для того чтобы создать радугу понадобится: стакан, вода,окно, солнечная погода.

1. Поставить заполненный водой стакан к окну, откуда светит солнце так, чтоб на него падал свет. На белом подоконнике мы увидим маленькую радугу.

ОПЫТ №2

Нам понадобится: диск, солнечная погода.

1.             Направить диск под углом на свет, на диске замечаем радугу.

Опыт № 3.

Нам понадобится мыльный раствор и трубочка. Надуем мыльный пузырь таким образом, чтобы на него падал солнечный свет. На пузыре увидим радужный рисунок.                                      

Опыт №4

Нам понадобится : фонарик, пластина с прорезью,  призма  и экран.

Пропускаем свет через пластину с прорезью, направляем луч на призму, на экране получаем радужный рисунок.

 Опыт №5

Оборудование: банка с водой, белый лист бумаги, зеркальце, фонарик.

 В тёмном помещении поставим банку с водой на белый лист бумаги, опустим зеркальце в банку с водой. Фонарик  направим так, чтобы свет падал на зеркальце под таким углом, где хорошо видно радужную полоску. (Приложение №5.)

ВЫВОД: радугу можно получить в домашних условиях даже с помощью искусственного источника света.

                             5. Заключение.

Итак, за время работы над темой,  цели и задачи  моей исследовательской работы были достигнуты: я узнала, как появляется такое удивительное природное явление, как небесная радуга, работала с дополнительной литературой, пополнила свой словарный запас. Училась проводить эксперименты, анализировала полученные результаты, обосновывала итоги исследований, а так же получила радугу в домашних условиях. В ходе данной работы я узнала много нового о радуге. Из истории изучения радуги я выяснила, что, изучая радугу, ученые средневековья смогли сформулировать основные принципы оптики. В свою очередь эти знания помогли миру обрести очки, микроскопы и телескопы. Без этих предметов такие науки, как биология, медицина, астрономия не смогли бы развиваться в принципе. Знания о радуге применяются в математической физике, в частности в квантовой механике.

Выдвинутые гипотезы подтвердились. Практическая ценность работы состоит в том, что полученные материалы могут быть использованы при проведении недели физики в школе, а так же  при проведении уроков по оптике на уроках физики.

   Для того, чтобы другие могли воспользоваться результатами нашей  работы я сделала памятки с рекомендациями получить радугу в домашних условиях и  раздала их своим одноклассникам, учителям, друзьям и знакомым. А так же совет всем:

Мелко нарежьте радугу, вскипятите дождь, добавьте три щепотки звезд, растопите рассвет и залейте это все закатом. Видите — не так уж и сложно.